SDNOverlay网络故障定位系统及方法与流程

本发明涉及计算机网络技术领域，特别涉及网络故障定位技术领域，具体是指一种SDN Overlay网络故障定位系统及方法。

背景技术：

网络故障影响网络系统的正常运行，而造成网络故障的原因错综复杂且不可避免，如配置错误、光纤断裂、交换设备不稳定、恶意攻击、误操作、意外断电等。SDN(Software Defined Network，软件定义网络)Overlay虚拟网技术是一种新的网络技术，同样无法避免各种网络故障的发生，而且由于虚拟网技术的复杂性还可能引入更为复杂的网络故障，例如虚机挂起，虚拟路由器错误等，由于虚拟网络是不与物理网络直接对应的，造成故障的定位更加困难。因此为了使虚拟网系统稳定运行，必须对虚拟网故障进行快速探测和准确定位，从而为故障修复提供支持。

目前网络故障的探测主要通过上层路由协议来完成，路由器之间如果探测到不可达，则通过重路由机制来避开故障点。而故障定位则主要还是依靠人工手段，很大程度上依赖于网络管理员的经验，因此如何迅速定位网络故障点，也就成为评估网络管理员能力的一个重要指标。而对于网管来说，要定位故障点也不是一件容易的事情，主要包括Ping目标地址、实地查看路由器指示灯、进行路由设备外观识别等手段。上述方法对技术人员的要求较高，极端情况下容易引起网络大面积瘫痪，造成严重的后果。而且对于虚拟网来说，除了传统网络中的可能发生的故障类型，还有可能是虚拟网构建相关过程中产生的虚拟设备故障，如果仍采用原有传统网络的故障排查机制，对网络管理员就提出了更高的要求，也可能会对网络造成更为严重的影响。这就迫切需要针对虚拟网的特点、技术条件等提出一种全新的故障排查方法。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现不仅为用户提供了在虚拟网络中排查故障的手段、而且简单易实施、对网络管理员没有更多的技术要求的SDN Overlay网络故障定位系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的SDN Overlay网络故障定位系统及方法如下：

该SDN Overlay网络故障定位系统，其主要特点是，所述的系统包括：控制器和数个个转发路由器，所述的控制器用于发起全网路径的流量监测，并根据各支路的流量值确定发生故障的节点，各个所述的转发路由器用于向所述的控制器提供各支路的流量值。

较佳地，所述的控制器用以根据各支路的流量值与系统预设常态值的比较确定异常流量点。

更佳地，所述的控制器还用以将两端地址相同的支路的流量值累加作为该支路的总流量值。

本发明的该基于上述的系统的SDN Overlay网络故障定位方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的控制器发起全网路径的流量监测；

(2)各所述的转发路由器向所述的控制器提供各支路的流量值；

(3)所述的控制器根据异常流量点确定发生故障的节点。

较佳地，所述的步骤(1)包括以下步骤：

(1-1)所述的控制器根据SDN Overlay网络虚拟层的拓扑结构判断是否存在目标流量；

(1-2)若存在目标流量，则所述的控制器向目标流量所经过的各转发路由器发起流量监测命令。

较佳地，所述的步骤(2)包括以下步骤：

(2-1)各个所述的转发路由器接收到监测命令后，将各支路所传输的数据的流量值记录在外层的保留字段中；

(2-2)各个所述的转发路由器将标记的流量值反馈给所述的控制器。

较佳地，所述的步骤(3)包括以下步骤：

(3-1)所述的控制器对全网各支路的流量值进行统计；

(3-2)所述的控制器分析各支路的流量值并确定发生故障的节点。

更佳地，所述的步骤(3-1)包括以下步骤：

(3-1-1)所述的控制器按照各支路两端的地址，记录相应支路的流量值；

(3-1-2)所述的控制器将两端地址相同的支路的流量值进行累加，作为相应支路上的总流量值。

更佳地，所述的步骤(3-2)包括以下步骤：

(3-2-1)所述的控制器将各支路的流量大小值与系统预设常态值进行比较，确定流量异常的支路；

(3-2-2)所述的控制器根据全网的拓扑结构和统计的流量值，确定异常流量的发生点和其对应的两端的路由器信息；

(3-2-3)所述的控制器根据异常流量点和其对应的两端的路由器信息，确定发生故障的节点。

较佳地，所述的步骤(1)前还包括步骤(0)：

(0)所述的控制器根据常态下全网各路径的流量值，建立流量常态值库。

采用了该发明中的SDN Overlay网络故障定位系统及方法，不仅为用户提供了在虚拟网络中排查故障的手段，而且简单易实施，对网络管理员没有更多的技术要求；该方法完全利用软件功能，实现成本合理，应用方法简便，为虚拟网路故障定位提供有效的措施；针对虚拟网络拓扑和实际网元不对应的问题，通过利用现有网络报文的开销字节，不改变现有网络管理的体系，简单快速的定位虚拟网络的故障节点位置。

附图说明

图1为本发明的一种SDN Overlay网络故障定位方法流程图。

图2为本发明中的控制器发起全网的路径流量探测的具体流程图。

图3为本发明中的控制器对全网各支路的流量进行统计的具体流程图。

图4为本发明中的控制器根据全网拓扑结构确定发生故障的节点的流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

该SDN Overlay网络故障定位系统，其特征在于，所述的系统包括：控制器和数个个转发路由器，所述的控制器用于发起全网路径的流量监测，并根据各支路的流量值确定发生故障的节点，各个所述的转发路由器用于向所述的控制器提供各支路的流量值。

在一种较佳的实施方式中，如图3所示，所述的控制器对全网各支路的流量进行统计包括：控制器按照各支路两端的地址，该支路的流量大小信息进行记录；控制器将两端地址相同的支路的流量进行累加，统计该支路上的总流量大小。

还包括一种基于该系统的一种基于所述的系统的SDN Overlay网络故障定位方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的控制器发起全网路径的流量监测，具体包括以下步骤：

(1-1)所述的控制器根据SDN Overlay网络虚拟层的拓扑结构判断是否存在目标流量；

(1-2)若存在目标流量，则所述的控制器向目标流量所经过的各转发路由器发起流量监测命令；

(2)各所述的转发路由器向所述的控制器提供各支路的流量值，具体包括以下步骤：

(2-1)各个所述的转发路由器接收到监测命令后，将各支路所传输的数据的流量值记录在外层的保留字段中；

(2-2)各个所述的转发路由器将标记的流量值反馈给所述的控制器；

(3)所述的控制器根据异常流量点确定发生故障的节点，具体包括以下步骤：

(3-1)所述的控制器对全网各支路的流量值进行统计；具体包括以下步骤：

(3-1-1)所述的控制器按照各支路两端的地址，记录相应支路的流量值；

(3-1-2)所述的控制器将两端地址相同的支路的流量值进行累加，作为相应支路上的总流量值；

(3-2)所述的控制器分析各支路的流量值并确定发生故障的节点，具体包括以下步骤：

(3-2-1)所述的控制器将各支路的流量大小值与系统预设常态值进行比较，确定流量异常的支路；

(3-2-2)所述的控制器根据全网的拓扑结构和统计的流量值，确定异常流量的发生点和其对应的两端的路由器信息；

(3-2-3)所述的控制器根据异常流量点和其对应的两端的路由器信息，确定发生故障的节点。

在一种较佳的实施方式中，所述的步骤(1)前还可以包括步骤(0)：

(0)所述的控制器根据常态下全网各路径的流量值，建立流量常态值库。

在一个具体的实施例中，如图1所示，控制器根据SDN Overlay网络虚拟层的拓扑结构在有目标网络流量时，同时发起全网路径的流量监测，由各转发路由器利用外层报文头的保留字段对各支路的流量大小做标记；各支路路由器将监测到的各支路的流量大小反馈至控制器，控制器对全网各路径流量进行统计，并根据全网各路径的流量大小情况，找出流量较大的支路两端的路由器信息，根据全网拓扑结构确定发生故障的节点。

如图2所示，所述的控制器发起全网的路径流量监测包括：控制器向目标数据所经过的转发路由器发起流量探测命令；转发路由器接收到探测命令后，将所传输的数据流量大小记录在外层的保留字段中。

如图3所示，所述的控制器对全网各支路的流量进行统计包括：控制器按照各支路两端 的地址，该支路的流量大小信息进行记录；控制器将两端地址相同的支路的流量进行累加，统计该支路上的总流量大小。

如图4所示，所述的控制器根据全网拓扑结构确定发生故障的节点包括：控制器根据全网的拓扑结构和统计的每个路由支路的流量信息，确定异常流量的发生点；根据异常流量点和其对应的两端的路由器信息，确定发生故障的节点。

采用了该发明中的SDN Overlay网络故障定位系统及方法，不仅为用户提供了在虚拟网络中排查故障的手段，而且简单易实施，对网络管理员没有更多的技术要求。该方法完全利用软件功能，实现成本合理，应用方法简便，为虚拟网路故障定位提供有效的措施；针对虚拟网络拓扑和实际网元不对应的问题，通过利用现有网络报文的开销字节，不改变现有网络管理的体系，简单快速的定位虚拟网络的故障节点位置。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。